JP5913171B2 - コンデンサバンクの充電方法およびそれを用いた充電装置と、コンデンサバンクの放電方法およびそれを用いた放電装置 - Google Patents

Description

この発明はコンデンサバンクの充電方法およびそれを用いた充電装置と、コンデンサバンクの放電方法およびそれを用いた放電装置に関し、特に、複数のコンデンサおよび複数の抵抗素子を含むコンデンサバンクを充電する方法および装置と、そのようなコンデンサバンクを放電させる方法および装置に関する。

コンデンサバンクは、直列接続された複数のコンデンサと、それぞれ複数のコンデンサに並列接続されたバランス抵抗素子とを備えており、直流電力を蓄えるために使用される。このようなコンデンサバンクを充電または放電する場合、コンデンサに過電圧や逆電圧が印加されてコンデンサが破損したり寿命が短くなるのを防止する必要がある。たとえば、特許文献１〜３には、各コンデンサに電圧検出回路、過電圧防止回路、あるいは逆電圧防止回路を設けて、過電圧や逆電圧を防止する方法が開示されている（たとえば特許文献１〜３参照）。

特開２００６−３２０１７０号公報 特開２０１０−６８５７１号公報 特開平６−２７６６７５号公報

しかし、従来の方法では、各コンデンサに電圧検出回路、過電圧防止回路、あるいは逆電圧防止回路を設ける必要があり、コスト高になるという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、低コストでコンデンサバンクを充電することが可能なコンデンサバンクの充電方法およびそれを用いた充電装置を提供することである。

また、この発明の他の目的は、低コストでコンデンサバンクを放電させることが可能なコンデンサバンクの放電方法およびそれを用いた放電装置を提供することである。

この発明に係るコンデンサバンクの充電方法は、直列接続された複数のコンデンサと、それぞれ複数のコンデンサに並列接続された複数の抵抗素子とを含むコンデンサバンクを充電する方法であって、コンデンサバンクの定格電圧よりも低い予備充電電圧までコンデンサバンクを充電する第１のステップと、コンデンサバンクの端子間電圧を予備充電電圧に予め定められた時間維持する第２のステップと、コンデンサバンクを定格電圧まで充電する第３のステップとを含む。複数のコンデンサの容量値の最小値と平均値をそれぞれＣ _ＭＩＮ ，Ｃ _ＡＶ とし、それらの比Ｃ _ＭＩＮ ／Ｃ _ＡＶ をαとし、各コンデンサの耐電圧をＶ _Ｃ とし、コンデンサの数をＮとし、各抵抗素子の抵抗値をＲとし、予備充電電圧をＶ _ＰＣ とし、予め定められた時間をＴ _Ｗ とすると、Ｖ _ＰＣ ＝α・Ｖ _Ｃ ・Ｎであり、Ｔ _Ｗ ＝Ｃ _ＡＶ ・Ｒである。

また、この発明に係るコンデンサバンクの充電装置は、上記コンデンサバンクの充電方法を実行する制御装置と、交流電源からの交流電力を直流電力に変換してコンデンサバンクに供給するコンバータと、コンデンサバンクの端子間電圧を検出する電圧検出器と、コンバータとコンデンサバンクの間に流れる電流を検出する電流検出器とを備える。制御装置は、電圧検出器および電流検出器の検出結果に基づき、コンバータを制御してコンデンサバンクを充電する。

また、この発明に係るコンデンサバンクの放電方法は、直列接続された複数のコンデンサと、それぞれ複数のコンデンサに並列接続された複数の抵抗素子とを含むコンデンサバンクを放電させる方法であって、定格電圧に充電されたコンデンサバンクを定格電圧と接地電圧の間の予備放電電圧まで放電させる第１のステップと、コンデンサバンクを放置し、複数のコンデンサの電荷を複数の抵抗素子を介して放電させる第２のステップとを含む。複数のコンデンサの容量値の最小値と平均値をそれぞれＣ _ＭＩＮ ，Ｃ _ＡＶ とし、それらの比Ｃ _ＭＩＮ ／Ｃ _ＡＶ をαとし、コンデンサバンクの定格電圧をＶ _Ａ とし、予備放電電圧をＶ _ＰＤ とすると、Ｖ _ＰＤ ＝（１−α）・Ｖ _Ａ である。

また、この発明に係るコンデンサバンクの他の放電方法は、直列接続された複数のコンデンサと、それぞれ複数のコンデンサに並列接続された複数の抵抗素子とを含むコンデンサバンクを放電させる方法であって、定格電圧に充電されたコンデンサバンクを定格電圧と接地電圧の間の第１の予備放電電圧まで放電させる第１のステップと、コンデンサバンクの端子間電圧を第１の予備放電電圧に予め定められた時間維持する第２のステップと、コンデンサバンクを第１の予備放電電圧と接地電圧の間の第２の予備放電電圧まで放電させる第３のステップと、第２の予備放電電圧に放電されたコンデンサバンクを放置し、複数のコンデンサの電荷を複数の抵抗素子を介して放電させる第４のステップとを含む。複数のコンデンサの容量値の最小値と平均値をそれぞれＣ _ＭＩＮ ，Ｃ _ＡＶ とし、それらの比Ｃ _ＭＩＮ ／Ｃ _ＡＶ をαとし、コンデンサバンクの定格電圧をＶ _Ａ とし、第１の予備放電電圧をＶ _ＰＤ１ とし、第２の予備放電電圧をＶ _ＰＤ２ とし、予め定められた時間をＴ _Ｗ とすると、Ｖ _ＰＤ１ ＝（１−α）・Ｖ _Ａ であり、Ｖ _ＰＤ２ ＝（１−α） ^２ ・Ｖ _Ａ であり、Ｔ _Ｗ ＝Ｃ _ＡＶ ・Ｒである。

また、この発明に係るさらに他のコンデンサバンクの放電方法は、直列接続された複数のコンデンサと、それぞれ複数のコンデンサに並列接続された複数の抵抗素子とを含むコンデンサバンクを放電させる方法であって、定格電圧に充電されたコンデンサバンクを定格電圧と接地電圧の間の予備放電電圧まで放電させる第１のステップと、コンデンサバンクの端子間電圧を予備放電電圧に予め定められた時間維持する第２のステップとを含み、予備放電電圧を順次低下させながら第１および第２のステップを複数回繰り返す。このコンデンサバンクの放電方法は、さらに、第１のステップにおける予備放電電圧が予め定められた電圧よりも低下した場合に、第１のステップの終了後にコンデンサバンクを放置し、複数のコンデンサの電荷を複数の抵抗素子を介して放電させる第３のステップを含む。複数のコンデンサの容量値の最小値と平均値をそれぞれＣ _ＭＩＮ ，Ｃ _ＡＶ とし、それらの比Ｃ _ＭＩＮ ／Ｃ _ＡＶ をαとし、第ｎ回目（ただし、ｎは自然数である）の第１のステップにおける予備放電電圧をＶ _ＰＤｎ とし、予め定められた時間をＴ _Ｗ とすると、Ｖ _ＰＤｎ ＝（１−α） ^ｎ ・Ｖ _Ａ であり、Ｔ _Ｗ ＝Ｃ _ＡＶ ・Ｒである。
また、この発明に係るさらに他のコンデンサバンクの放電方法は、直列接続された複数のコンデンサと、それぞれ複数のコンデンサに並列接続された複数の抵抗素子とを含むコンデンサバンクを放電させる方法であって、定格電圧に充電されたコンデンサバンクを定格電圧と接地電圧の間の予備放電電圧まで放電させる第１のステップと、コンデンサバンクの端子間電圧を予備放電電圧に予め定められた時間維持する第２のステップとを含み、予備放電電圧を順次低下させながら第１および第２のステップを複数回繰り返す。このコンデンサバンクの放電方法は、さらに、第１のステップにおける予備放電電圧が予め定められた電圧よりも低下した場合に、第１のステップの終了後にコンデンサバンクを放置し、複数のコンデンサの電荷を複数の抵抗素子を介して放電させる第３のステップを含む。複数のコンデンサの容量値の最小値と平均値をそれぞれＣ _ＭＩＮ ，Ｃ _ＡＶ とし、それらの比Ｃ _ＭＩＮ ／Ｃ _ＡＶ をαとし、第ｎ回目（ただし、ｎは自然数である）の第１のステップにおける予備放電電圧をＶ _ＰＤｎ とし、放電開始時における複数のコンデンサの端子間電圧の最大値と最小値の差をΔＶとし、予め定められた時間をＴ _Ｗ とすると、Ｖ _ＰＤｎ ＝（１−α） ^ｎ ・Ｖ _Ａ ＋（１−α） ^{（ｎ−１）} ・ΔＶ・Ｎであり、Ｔ _Ｗ ＝Ｃ _ＡＶ ・Ｒである。

また、この発明に係るコンデンサバンクの放電装置は、上記コンデンサバンクの放電方法を実行する制御装置と、コンデンサバンクの直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するコンバータと、コンデンサバンクの端子間電圧を検出する電圧検出器と、コンデンサバンクとコンバータの間に流れる電流を検出する電流検出器とを備える。制御装置は、電圧検出器および電流検出器の検出結果に基づき、コンバータを制御してコンデンサバンクを放電させる。

この発明に係るコンデンサバンクの充電方法および充電装置では、コンデンサバンクの定格電圧よりも低い予備充電電圧までコンデンサバンクを充電し、コンデンサバンクの端子間電圧を予備充電電圧に予め定められた時間維持した後に、コンデンサバンクを定格電圧まで充電する。したがって、各コンデンサに電圧検出回路などを設けることなく、コンデンサに過電圧が印加されるのを防止することができ、低コストでコンデンサバンクを充電することができる。

また、この発明に係るコンデンサバンクの放電方法および放電装置では、定格電圧に充電されたコンデンサバンクを定格電圧と接地電圧の間の予備放電電圧まで放電させた後に、コンデンサバンクを放置し、複数のコンデンサの電荷を複数の抵抗素子を介して放電させる。したがって、各コンデンサに電圧検出回路などを設けることなく、コンデンサに逆電圧が印加されるのを防止することができ、低コストでコンデンサバンクを放電させることができる。

この発明の実施の形態１によるコンデンサバンクの充放電装置の構成を示すブロック図である。 図１に示したコンデンサバンクの構成を示す回路図である。 実施の形態１の充電方法を説明するための回路図である。 実施の形態１の比較例となる充電方法を示すタイムチャートである。 実施の形態１の充電方法を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態２によるコンデンサバンクの充電方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３によるコンデンサバンクの放電方法を説明するための回路図である。 実施の形態３の比較例となる放電方法を示すタイムチャートである。 実施の形態３の放電方法を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態４によるコンデンサバンクの放電方法を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態５によるコンデンサバンクの放電方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態６によるコンデンサバンクの放電方法を説明するための回路図である。

[実施の形態１]
本発明の実施の形態１によるコンデンサバンクの充放電装置１は、図１に示すように、切換回路２、コンバータ３、電圧検出器４、電流検出器５、制御装置６、および操作部７を備える。切換回路２は、制御装置６によって制御され、充電モード時は交流電源８とコンバータ３を接続し、放電モード時はコンバータ３と負荷９を接続する。

コンバータ３は、制御装置６によって制御され、充電モード時は、交流電源８から切換回路２を介して供給される交流電力を直流電力に変換してコンデンサバンク１０に供給し、放電モード時は、コンデンサバンク１０の直流電力を交流電力に変換し、切換回路２を介して負荷９に供給する。

電圧検出器４は、コンデンサバンク１０の端子間電圧を検出し、その検出値を示す信号を制御装置６に与える。電流検出器５は、コンバータ３とコンデンサバンク１０の間に流れる電流を検出し、その検出値を示す信号を制御装置６に与える。操作部７は、複数のボタン、スイッチなどを含む。ユーザーは、操作部７を操作して、後述する種々のパラメータを示す信号などを制御装置６に与える。制御装置６は、電圧検出器４の出力信号、電流検出器５の出力信号、操作部７からの種々のパラメータを示す信号などに基づいて、切換回路２およびコンバータ３を制御する。

図２は、コンデンサバンク１０の構成を示す回路図である。図２において、コンデンサバンク１０は、Ｍ×Ｎ個（ただし、Ｍ，Ｎの各々は正の整数である）のコンデンサＣ１１〜ＣＭＮ、Ｍ×Ｎ個のバランス抵抗素子Ｒ１１〜ＲＭＮ、正電圧端子１０ａ、および負電圧端子１０ｂを含む。

コンデンサＣ１１〜ＣＭＮはＮ個ずつＭ個のグループに分割されており、Ｍ個のグループのコンデンサＣ１１〜Ｃ１Ｎ，…，ＣＭ１〜ＣＭＮのそれぞれは正電圧端子１０ａと負電圧端子１０ｂの間に直列接続されている。バランス抵抗素子Ｒ１１〜ＲＭＮは、それぞれコンデンサＣ１１〜ＣＭＮに並列接続されており、コンデンサＣ１１〜ＣＭＮの端子間電圧のばらつきを抑制するために設けられている。

このようなコンデンサバンク１０を充電する場合、容量値が最小のコンデンサＣに最大の電圧が印加されるので、直列接続されたＮ個のコンデンサの容量値の最小値Ｃ_ＭＩＮと平均値Ｃ_ＡＶの比α＝Ｃ_ＭＩＮ／Ｃ_ＡＶが重要である。

基本的には、全コンデンサＣ１１〜ＣＭＮの各々の容量値を測定し、測定した全コンデンサＣ１１〜ＣＭＮの容量値のうちの最小値をＣ_ＭＩＮとし、平均値をＣ_ＡＶとする。

なお、全コンデンサＣ１１〜ＣＭＮの各々の容量値を測定し、Ｍ個のグループの各々についてα＝Ｃ_ＭＩＮ／Ｃ_ＡＶを求め、求めたＭ個のαのうちの最小値をαとしてもよい。

また、コンデンサＣの仕様書に記載されている定格容量値をＣ_ＡＶとし、最小容量値をＣ_ＭＩＮとしてもよい。たとえば、定格容量値が１００Ｆであり、そのばらつきが±５％である場合、Ｃ_ＡＶ＝１００Ｆ、Ｃ_ＭＩＮ＝９５Ｆとする。

また、コンデンサＣの仕様書に記載されている最大容量値をＣ_ＡＶとし、最小容量値をＣ_ＭＩＮとしてもよい。たとえば、コンデンサＣの仕様書に記載されている定格容量値が±１００Ｆである場合、Ｃ_ＡＶ＝１０５Ｆ、Ｃ_ＭＩＮ＝９５Ｆとする。

また、コンデンサＣの劣化のばらつきが想定される場合、劣化のばらつきを考慮するとよい。コンデンサＣの容量値の初期値がＣ_Ｉであり、１５年経過後の平均値がＡ×Ｃ_Ｉであり、１５年経過後の最小値がＢ×Ｃ_Ｉである場合、上記のＣ_ＭＩＮにＢ／Ａを乗算する。たとえば、Ｃ_Ｉ＝１００Ｆ，Ａ＝０．８，Ｂ＝０．６である場合、上記のＣ_ＭＩＮに０．６／０．８を乗算した値をＣ_ＭＩＮとする。これ以降は、上記の５つの例のうちのいずれかの例のＣ_ＭＩＮ，Ｃ_ＡＶを使用するものとする。

次に、この充放電装置１の使用方法および動作について説明する。本実施の形態１では、充放電装置１によってコンデンサバンク１０を充電する。ユーザは、操作部７を操作して充放電装置１を充電モードに設定する。充電モードに設定されると、切換回路２は交流電源８をコンバータ３に接続する。

また、ユーザは、操作部７を操作して、コンデンサＣの容量値の最小値Ｃ_ＭＩＮ（Ｆ）および平均値Ｃ_ＡＶ（Ｆ）、それらの比α＝Ｃ_ＭＩＮ／Ｃ_ＡＶ、コンデンサＣの耐電圧Ｖ_Ｃ（Ｖ）、直列接続されたコンデンサの数Ｎ、コンデンサグループの数Ｍ、バランス抵抗素子の抵抗値Ｒ（Ω）、コンデンサバンク１０の定格電圧Ｖ_Ａ（Ｖ）を入力する。

制御装置６は、操作部７からの信号に基づいて、予備充電電圧Ｖ_ＰＣ＝α・Ｖ_Ｃ・Ｎと待機時間Ｔ_Ｗ＝Ｃ_ＡＶ・Ｒを求める。また、制御装置６は、電圧検出器４および電流検出器５の出力信号に基づき、コンバータ３を制御してコンデンサバンク１０を充電する。すなわち制御装置６は、まずコンバータ３からコンデンサバンク１０に一定の電流ＩＣ１を供給させてコンデンサバンク１０を予備充電電圧Ｖ_ＰＣまで充電する。

次に、制御装置６は、コンデンサバンク１０の端子間電圧を予備充電電圧Ｖ_ＰＣに待機時間Ｔ_Ｗだけ維持する。待機時間Ｔ_Ｗの間に、バランス抵抗素子Ｒ１１〜ＲＭＮに電流が流れ、コンデンサＣ１１〜ＣＭＮの端子間電圧が平均化される。次いで制御装置６は、コンバータ３からコンデンサバンク１０に一定の電流ＩＣ１を供給させてコンデンサバンク１０を定格電圧Ｖ_Ａまで充電する。

次に、本実施の形態１の充電方法の具体例について説明する。この具体例では、Ｍ＝１、Ｎ＝１００、Ｃ_ＭＩＮ＝４Ｆ、Ｃ_ＡＶ＝６Ｆ、α＝２／３、Ｖ_Ｃ＝６Ｖ、Ｒ＝１００Ω、Ｖ_Ａ＝５００Ｖとする。第１のステップでは、定電流ＩＣ１を流してコンデンサバンク１０をＶ_ＰＣ＝（２／３）×６×１００＝４００Ｖまで充電する。このとき、Ｃ_ＭＩＮ＝４Ｆのコンデンサは６Ｖに充電される。

第２のステップでは、コンデンサバンク１０を４００Ｖに維持しながら、Ｔ_Ｗ＝６×１００＝６００秒間待機する。これにより、Ｃ_ＭＩＮ＝４Ｆのコンデンサの端子間電圧は、６Ｖから（４００／１００）＋（６−４）×ｅｘｐ[−６００／（４×１００）]＝４．４５Ｖまで低下する。

第３のステップでは、定電流ＩＣ１を流してコンデンサバンク１０を５００Ｖまで充電する。このときＣ_ＭＩＮ＝４Ｆのコンデンサの端子間電圧は、４．４５＋（５００−４００）×６／（６＋４×９９）＝５．９４Ｖになり、Ｖ_Ｃ＝６Ｖ以下となる。

なお、定電流ＩＣ１を流してコンデンサバンク１０を５００Ｖまで一気に充電すると、Ｃ_ＭＩＮ＝４Ｆのコンデンサの端子間電圧は、５００×６／（６＋４×９９）＝７．４６Ｖになり、Ｖ_Ｃ＝６Ｖを超えてしまう。

次に、本実施の形態１の効果について説明する。説明の簡単化のため図３に示すように、コンデンサバンク１０は、２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２と、２つのバランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２とを含むものとする。また、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量値の平均値をＣ_ＡＶとし、コンデンサＣ１１の容量値は１．１×Ｃ_ＡＶであり、コンデンサＣ１２の容量値は０．９×Ｃ_ＡＶであるものとする。コンバータ３は、コンデンサバンク１０に電流ＩＣを供給する。

このようなコンデンサバンク１０では、充電時においては、コンデンサＣ１１，Ｃ１２に対する充電電流はバランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２に流れる放電電流よりもはるかに大きい。このため、充電時におけるコンデンサＣ１１，Ｃ１２の端子間電圧のバランスはコンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量値の比で決まる。

図４（ａ）（ｂ）は、実施の形態１の比較例となる充電方法を示すタイムチャートである。図４（ａ）（ｂ）において、この比較例では、コンデンサバンク１０に定電流ＩＣ１を流してコンデンサバンク１０を定格電圧Ｖ_Ａまで一度に充電する。充電が完了すると、コンデンサＣ１１の端子間電圧は０．４５Ｖ_Ａとなり、コンデンサＣ１２の端子間電圧は０．５５Ｖ_Ａとなる。その後、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の端子間電圧は、バランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２によって徐々に均等化され、互いに等しい電圧Ｖ_Ａ／２となる。

従来は、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の各々に電圧検出器を接続し、コンデンサＣ１１の端子間電圧０．４５Ｖ_ＡとコンデンサＣ１２の端子間電圧０．５５Ｖ_ＡがコンデンサＣの耐電圧Ｖ_Ｃを超えないようにコンバータ３の出力電流を調整していた。このため多数の電圧検出器が必要となり、装置構成が複雑になり、装置が高価格になるという問題があった。 図５（ａ）（ｂ）は、本実施の形態１の充電方法を示すタイムチャートである。図５（ａ）（ｂ）において、本実施の形態１では、期間Ｔ１（時刻ｔ０〜ｔ１）では、コンデンサバンク１０に定電流ＩＣ１を供給してコンデンサバンク１０を予備充電電圧Ｖ_ＰＣ＝α・Ｖ_Ｃ・Ｎ＝０．９×Ｖ_Ｃ×２＝１．８Ｖ_Ｃに充電する。このときコンデンサＣ１１の端子間電圧は０．８１Ｖ_Ｃとなり、コンデンサＣ１２の端子間電圧は０．９９Ｖ_Ｃとなる。したがって、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の端子間電圧はともに耐電圧Ｖ_Ｃよりも小さくなり、コンデンサＣ１１，Ｃ１２が破損することはない。

次に、期間Ｔ２（時刻ｔ１〜ｔ２）では、待機時間Ｔ_Ｗ＝Ｃ_ＡＶ・Ｒだけコンデンサバンク１０を予備充電電圧ＶＰＣに維持する。これにより、バランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２に電流が流れ、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の端子間電圧は平均化されて０．９Ｖ_Ｃとなる。次いで期間Ｔ３（時刻ｔ２〜ｔ３）では、コンデンサバンク１０を定格電圧Ｖ_Ａにまで充電する。なお、Ｖ_Ａ≦２Ｖ_Ｃである。この後、コンデンサバンク１０を定格電圧Ｖ_Ａに維持すると、バランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２に電流が流れ、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の端子間電圧はともにＶ_Ａ／２となる。

したがって、この実施の形態１では、コンデンサＣ毎に電圧検出器や過電圧防止回路を設けることなくコンデンサバンク１０を充電することができ、装置の構成の簡単化、装置の低価格化を図ることができる。

なお、この実施の形態１では、第１のステップと第３のステップにおいて同じ値の電流ＩＣ１でコンデンサバンク１０を充電したが、これに限るものではなく、第１のステップでは電流ＩＣ１でコンデンサバンク１０を充電し、第３のステップでは電流ＩＣ１よりも小さな電流ＩＣ２でコンデンサバンク１０を充電してもよい。

たとえば、第１のステップでは、コンデンサバンク１０に定電流ＩＣ１を供給してコンデンサバンク１０を予備充電電圧Ｖ_ＰＣ＝α・Ｖ_Ｃ・Ｎ＝（２／３）×６×１００＝４００Ｖまで充電する。このときの電流ＩＣ１は、コンバータ３の駆動能力によって決まる。４００Ｖから５００Ｖまでは、ＩＣ２＝Ｖ_Ｃ／Ｒ＝６／１００＝６０ｍＡで充電する。この場合は、各コンデンサの端子間電圧が６Ｖを超えると、バランス抵抗素子で放電されるので、各コンデンサの端子間電圧がＶ_Ｃ＝６Ｖを超えることはない。

[実施の形態２]
実施の形態１では、第１のステップでコンデンサバンク１０を予備充電電圧Ｖ_ＰＣまで充電し（定電流充電）、第２のステップで所定時間Ｔ_Ｗだけコンデンサバンク１０の端子間電圧を予備充電電圧Ｖ_ＰＣに維持し（定電圧充電）、第３のステップでコンデンサバンク１０を定格電圧Ｖ_Ａまで充電した（定電流充電）。

しかし、コンデンサＣ１１〜ＣＭＮの特性のばらつきが大きくαが小さい場合は、定格電圧Ｖ_Ａと予備充電電圧Ｖ_ＰＣの差が大きくなり、第２のステップの終了後に第３のステップを行なうのが困難な場合がある。そこで、本実施の形態２では、第１および第２のステップを複数回繰り返した後に第３のステップを行ない、複数回の第１のステップでは予備充電電圧Ｖ_ＰＣを順次増大させる。

第ｎ回目（ただし、ｎは自然数である）の第１のステップにおける予備充電電圧をＶ_ＰＣｎとし、ａ_１＝α、ａ_２＝（１−ａ_１）α、ａ_３＝（１−ａ_１−ａ_２）α、…、ａ_ｎ＝（１−ａ_１−ａ_２−…−ａ_ｎ）αとし、ａ_１〜ａ_ｎの和をＳ_ｎとすると、Ｖ_ＰＣｎ＝Ｓ_ｎ・Ｖ_Ｃ・Ｎとなる。

図６は、本発明の実施の形態２によるコンデンサバンク１０の充電方法を示すフローチャートである。図６のステップＳ１おいて、Ｖ_ＰＣ１＝Ｓ_１・Ｖ_Ｃ・ＮがＶ_Ａよりも大きいか否かを判別し、大きい場合はステップＳ２０に進み、大きくない場合はステップＳ２に進む。ステップＳ２では、コンデンサバンク１０に定電流ＩＣ１を供給して第１の予備充電電圧Ｖ_ＰＣ１に充電する。ステップＳ３では、所定時間Ｔ_Ｗ＝Ｃ_ＡＶ・Ｒだけコンデンサバンク１０の端子間電圧を予備充電電圧Ｖ_ＰＣ１に維持してコンデンサＣ１１〜ＣＭＮの端子間電圧を均等化させる。

ステップＳ４おいて、Ｖ_ＰＣ２＝Ｓ_２・Ｖ_Ｃ・ＮがＶ_Ａよりも大きいか否かを判別し、大きい場合はステップＳ２０に進み、大きくない場合はステップＳ５に進む。ステップＳ５では、コンデンサバンク１０に定電流ＩＣ１を供給して第２の予備充電電圧Ｖ_ＰＣ２に充電する。ステップＳ６では、所定時間Ｔ_Ｗ＝Ｃ_ＡＶ・Ｒだけコンデンサバンク１０の端子間電圧を予備充電電圧Ｖ_ＰＣ２に維持してコンデンサＣ１１〜ＣＭＮの端子間電圧を均等化させる。

ステップＳ７おいて、Ｖ_ＰＣ３＝Ｓ_３・Ｖ_Ｃ・ＮがＶ_Ａよりも大きいか否かを判別し、大きい場合はステップＳ２０に進み、大きくない場合はステップＳ８に進む。ステップＳ８では、コンデンサバンク１０に定電流ＩＣ１を供給して第３の予備充電電圧Ｖ_ＰＣ３に充電する。ステップＳ９では、所定時間Ｔ_Ｗ＝Ｃ_ＡＶ・Ｒだけコンデンサバンク１０の端子間電圧を予備充電電圧Ｖ_ＰＣ３に維持してコンデンサＣ１１〜ＣＭＮの端子間電圧を均等化させる。

以下同様にして、Ｖ_ＰＣｎ＝Ｓ_ｎ・Ｖ_Ｃ・ＮがＶ_Ａよりも大きくなるまで、コンデンサバンク１０の定電流充電（ステップＳ２，Ｓ５，Ｓ８，…）とコンデンサバンク１０の定電圧充電（ステップＳ３，Ｓ６，Ｓ９，…）とを繰り返す。ステップＳ１，Ｓ４，Ｓ７，…においてＶ_ＰＣｎ＝Ｓ_ｎ・Ｖ_Ｃ・ＮがＶＡよりも大きくなったら、ステップＳ２０においてコンデンサバンク１０を定格電圧Ｖ_Ａまで定電流充電し、ステップＳ２１においてコンデンサバンク１０を定格電圧Ｖ_Ａに定電圧充電して、コンデンサバンク１０の充電を終了する。

次に、本実施の形態２の充電方法の具体例について説明する。この具体例では、Ｍ＝１、Ｎ＝１００、Ｃ_ＭＩＮ＝４Ｆ、Ｃ_ＡＶ＝６Ｆ、α＝２／３、Ｖ_Ｃ＝６Ｖ、Ｒ＝１００Ω、Ｖ_Ａ＝５００Ｖとする。この場合は、ａ_１＝２／３、Ｓ_１＝２／３、ａ_２＝（１−２／３）×２／３＝２／９、Ｓ_２＝２／３＋２／９＝８／９、ａ_３＝（１−２／３−２／９）×２／３＝２／２７、Ｓ３＝８／９＋２／２７＝２６／２７となる。

また、Ｖ_ＰＣ１＝（２／３）×６×１００＝４００、Ｖ_ＰＣ２＝（８／９）×６×１００＝５３３となる。Ｖ_ＰＣ２＝５３３＞Ｖ_Ａ＝５００であるので、ステップＳ４の次にステップＳ２０，Ｓ２１を行なって充電を終了する。

この具体例において、Ｖ_Ｃ＝５．４Ｖとすると、Ｖ_ＰＣ１＝（２／３）×５．４×１００＝３６０、Ｖ_ＰＣ２＝（８／９）×５．４×１００＝４８０、Ｖ_ＰＣ３＝（２１／２７）×５．４×１００＝５２０となる。Ｖ_ＰＣ３＝５２０＞Ｖ_Ａ＝５００であるので、ステップＳ７の次にステップＳ２０，Ｓ２１を行なって充電を終了する。

この実施の形態２では、コンデンサＣ１１〜ＣＭＮの特性のばらつきが大きくαが小さい場合でも、コンデンサバンク１０を定格電圧Ｖ_Ａに充電することができる。

[実施の形態３]
本実施の形態３では、定格電圧Ｖ_Ａに充電されたコンデンサバンク１０を充放電装置１によって放電させる。ユーザは、操作部７を操作して充放電装置１を放電モードに設定する。放電モードに設定されると、切換回路２は負荷９をコンバータ３に接続する。

また、ユーザは、操作部７を操作して、コンデンサＣの容量値の最小値Ｃ_ＭＩＮ（Ｆ）および平均値Ｃ_ＡＶ（Ｆ）と、コンデンサバンク１０の定格電圧Ｖ_Ａ（Ｖ）を入力する。制御装置６は、操作部７からの信号に基づいて、予備放電電圧Ｖ_ＰＤ＝（１−α）Ｖ_Ａ＝（１−Ｃ_ＭＩＮ／Ｃ_ＡＶ）Ｖ_Ａを求める。

また、制御装置６は、電圧検出器４および電流検出器５の出力信号に基づき、コンバータ３を制御してコンデンサバンク１０を放電させる。すなわち制御装置６は、まずコンバータ３を制御してコンデンサバンク１０から負荷９に一定の電流ＩＤ１を流出させ、コンデンサバンク１０を予備放電電圧Ｖ_ＰＤまで放電させる。次に、制御装置６は、コンデンサバンク１０を放置し、コンデンサＣ１１〜ＣＭＮの電荷をバランス抵抗素子Ｒ１１〜ＲＭＮを介して放電させ、コンデンサバンク１０の端子間電圧を０Ｖにする。

次に、本実施の形態１の充電方法の具体例について説明する。この具体例では、Ｍ＝１、Ｎ＝１００、Ｃ_ＭＩＮ＝４Ｆ、Ｃ_ＡＶ＝６Ｆ、α＝２／３、Ｖ_Ｃ＝６Ｖ、Ｒ＝１００Ω、Ｖ_Ａ＝５００Ｖとする。第１のステップでは、定電流ＩＤ１を流出させてコンデンサバンク１０をＶ_ＰＤ＝（１−２／３）×５００＝１６７Ｖまで放電させる。第２のステップでは、コンデンサバンク１０を放置してコンデンサバンク１０を０Ｖまで放電させる。

次に、本実施の形態３の効果について説明する。説明の簡単化のため図７に示すように、コンデンサバンク１０は、２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２と、２つのバランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２とを含むものとする。また、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量値の平均値をＣ_ＡＶとし、コンデンサＣ１１の容量値は１．１×Ｃ_ＡＶであり、コンデンサＣ１２の容量値は０．９×Ｃ_ＡＶであるものとする。コンバータ３は、コンデンサバンク１０から定電流ＩＤを流出させる。

このようなコンデンサバンク１０では、放電時においては、コンデンサＣ１１，Ｃ１２からコンバータ３に流れる放電電流はバランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２に流れる放電電流よりもはるかに大きい。このため、放電時におけるコンデンサＣ１１，Ｃ１２の端子間電圧のバランスはコンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量値の比で決まる。

図８（ａ）（ｂ）は、実施の形態３の比較例となる放電方法を示すタイムチャートである。図８（ａ）（ｂ）において、初期状態では、コンデンサバンク１０は定格電圧ＶＡに充電されており、コンデンサＣ１１,Ｃ１２の端子間電圧は、バランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２によって均等化されており、ともにＶ_Ａ／２になっている。この比較例では、コンデンサバンク１０から定電流ＩＤ１を流出させてコンデンサバンク１０を０Ｖまで一度に放電させる（時刻ｔ０〜ｔ１）。

このとき、コンデンサＣ１１の容量値（１．１×Ｃ_ＡＶ）がコンデンサＣ１２の容量値（０．９×Ｃ_ＡＶ）よりも大きく、コンデンサＣ１１，Ｃ１２から同じ値の電流ＩＤ１が流出するので、コンデンサＣ１１の端子間電圧Ｖ１１よりもコンデンサＣ１２の端子間電圧Ｖ１２の方が速く低下する。このため、コンデンサバンク１０の端子間電圧が０Ｖになった時点（時刻ｔ１）では、Ｖ１１が正電圧になり、Ｖ１２は負電圧になっている。その後、放置すると、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の端子間電圧は、バランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２によって均等化され、ともに０Ｖになる。

このように、コンデンサＣ１２に負電圧が印加されると、コンデンサＣ１２の寿命が短くなってしまう。そこで、従来は、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の各々に電圧検出器を接続し、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の各々の端子間電圧が負電圧にならないようにコンバータ３の出力電流を調整していた。このため多数の電圧検出器が必要となり、装置構成が複雑になり、装置が高価格になるという問題があった。

図９（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態３によるコンデンサバンク１０の放電方法を示すタイムチャートである。図９（ａ）（ｂ）において、本実施の形態３では、期間Ｔ１（時刻ｔ０〜ｔ１）では、コンデンサバンク１０から定電流ＩＤ１を流出させてコンデンサバンク１０を予備放電電圧Ｖ_ＰＤ＝（１−α）Ｖ_Ａまで放電させる。このときコンデンサＣ１１の端子間電圧は１／２（１−α）^２Ｖ_Ａとなり、コンデンサＣ１２の端子間電圧は１／２（１−α^２）Ｖ_Ａとなる。したがって、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の端子間電圧はともに負電圧とならず、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の寿命が短くなることはない。次に、コンデンサバンク１０を放置し、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の電荷をバランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２を介して放電させ、コンデンサバンク１０の端子間電圧を０Ｖにする。

したがって、この実施の形態３では、コンデンサＣ毎に電圧検出器や逆電圧防止回路を設けることなくコンデンサバンク１０を放電させることができ、装置の構成の簡単化、装置の低価格化を図ることができる。

[実施の形態４]
本実施の形態４では、定格電圧Ｖ_Ａに充電されたコンデンサバンク１０を充放電装置１によって放電させる。ユーザは、操作部７を操作して充放電装置１を放電モードに設定する。放電モードに設定されると、切換回路２は負荷９をコンバータ３に接続する。

また、ユーザは、操作部７を操作して、コンデンサＣの容量値の最小値Ｃ_ＭＩＮ（Ｆ）および平均値Ｃ_ＡＶ（Ｆ）と、コンデンサバンク１０の定格電圧Ｖ_Ａ（Ｖ）と、バランス抵抗素子の抵抗値Ｒ（Ω）を入力する。制御装置６は、操作部７からの信号に基づいて、第１の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ１＝（１−α）Ｖ_Ａ＝（１−Ｃ_ＭＩＮ／Ｃ_ＡＶ）Ｖ_Ａと、第２の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ２＝（１−α）^２Ｖ_Ａ＝（１−Ｃ_ＭＩＮ／Ｃ_ＡＶ）^２Ｖ_Ａと、待機時間Ｔ_Ｗ＝Ｃ_ＡＶ・Ｒを求める。

また、制御装置６は、電圧検出器４および電流検出器５の出力信号に基づき、コンバータ３を制御してコンデンサバンク１０を放電させる。すなわち制御装置６は、まず第１のステップにおいてコンバータ３を制御してコンデンサバンク１０から負荷９に一定の電流ＩＤ１を流出させ、コンデンサバンク１０を第１の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ１まで放電させる（定電流放電）。

次に制御装置６は、第２のステップにおいてコンデンサバンク１０の端子間電圧を待機時間Ｔ_Ｗ＝Ｃ_ＡＶ・Ｒの間、第１の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ１に維持してコンデンサＣ１１〜ＣＭＮの端子間電圧を均等化させる（定電圧放電）。

次に制御装置６は、第３のステップにおいてコンバータ３を制御してコンデンサバンク１０から負荷９に一定の電流ＩＤ１を流出させ、コンデンサバンク１０を第２の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ２まで放電させる（定電流放電）。

最後に制御装置６は、第４のステップにおいてコンデンサバンク１０を放置し、コンデンサＣ１１〜ＣＭＮの電荷をバランス抵抗素子Ｒ１１〜ＲＭＮを介して放電させ、コンデンサバンク１０の端子間電圧を０Ｖにする。

次に、本実施の形態４の放電方法の具体例について説明する。この具体例では、Ｍ＝１、Ｎ＝１００、Ｃ_ＭＩＮ＝４Ｆ、Ｃ_ＡＶ＝６Ｆ、α＝２／３、Ｒ＝１００Ω、Ｖ_Ａ＝５００Ｖとする。この場合、第１の予備放電電圧はＶ_ＰＤ１＝（１−２／３）×５００＝１６７Ｖとなり、待機時間はＴ_Ｗ＝６×１００秒＝６００秒となり、第２の予備放電電圧はＶ_ＰＤ２＝（１−２／３）^２×５００＝５５．６Ｖとなる。

第１のステップでは、定電流ＩＤ１を流出させてコンデンサバンク１０をＶ_ＰＤ１＝＝１６７Ｖまで放電させる。第２のステップでは、コンデンサバンク１０の端子間電圧をＶ_ＰＤ１＝１６７Ｖに維持しながらＴ_Ｗ＝６００秒間待機する。第３のステップでは、定電流ＩＤ１を流出させてコンデンサバンク１０をＶ_ＰＤ２＝＝５５．６Ｖまで放電させる。第４のステップでは、コンデンサバンク１０を放置してコンデンサバンク１０を０Ｖまで放電させる。

次に、本実施の形態４の効果について説明する。説明の簡単化のため図７で示したように、コンデンサバンク１０は、２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２と、２つのバランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２とを含むものとする。また、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の容量値の平均値をＣ_ＡＶとし、コンデンサＣ１１の容量値は１．１×Ｃ_ＡＶであり、コンデンサＣ１２の容量値は０．９×Ｃ_ＡＶであるものとする。コンバータ３は、コンデンサバンク１０から定電流ＩＤを流出させる。

図１０（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態４によるコンデンサバンク１０の放電方法を示すタイムチャートである。図１０（ａ）（ｂ）において、本実施の形態４では、期間Ｔ１（時刻ｔ０〜ｔ１）では、コンデンサバンク１０から定電流ＩＤ１を流出させてコンデンサバンク１０を第１の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ１＝（１−α）Ｖ_Ａまで放電させる。このときコンデンサＣ１１の端子間電圧は１／２（１−α）^２Ｖ_Ａとなり、コンデンサＣ１２の端子間電圧は１／２（１−α^２）Ｖ_Ａとなる。

次に期間Ｔ２（時刻ｔ１〜ｔ２）では、コンデンサバンク１０を第１の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ１＝（１−α）Ｖ_Ａに維持して待機時間Ｔ_Ｗだけ放置する。これにより、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の端子間電圧は、ともにＶ_ＰＤ１／２となる。

次に期間Ｔ３（時刻ｔ２〜ｔ３）では、コンデンサバンク１０を第２の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ２＝（１−α）^２Ｖ_Ａまで放電させる。このときコンデンサＣ１１の端子間電圧は１／２（１−α）^３Ｖ_Ａとなり、コンデンサＣ１２の端子間電圧は１／２（１−α^２）×（１−α）Ｖ_Ａとなる。したがって、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の端子間電圧はともに負電圧とならず、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の寿命が短くなることはない。次に、コンデンサバンク１０を放置し、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の電荷をバランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２を介して放電させ、コンデンサバンク１０の端子間電圧を０Ｖにする。

したがって、この実施の形態４では、実施の形態３と同じ効果が得られる他、放電時間の短縮化を図ることができる。

なお、この実施の形態４では、第１のステップと第３のステップにおいて同じ値の電流ＩＤ１でコンデンサバンク１０を放電させたが、これに限るものではなく、第１のステップでは電流ＩＤ１でコンデンサバンク１０を放電させ、第３のステップでは電流ＩＣ１よりも小さな電流ＩＣ２でコンデンサバンク１０を放電させてもよい。

[実施の形態５]
実施の形態４では、第１のステップでコンデンサバンク１０を第１の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ１まで放電させ（定電流放電）、第２のステップで所定時間Ｔ_Ｗだけコンデンサバンク１０の端子間電圧を第１の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ１に維持し（定電圧維持）、第３のステップでコンデンサバンク１０を第２の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ２まで放電させ（定電流放電）、第４のステップでコンデンサバンク１０を０Ｖまで放電させた。

しかし、コンデンサＣ１１〜ＣＭＮの特性のばらつきが大きくαが小さい場合は、第２の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ２が大きくなり、第４のステップを行なうのに必要な時間が長くなってしまう。そこで、本実施の形態５では、第２および第３のステップを複数回繰り返した後に第４のステップを行ない、複数回の第３のステップでは予備放電電圧Ｖ_ＰＤを順次減少させる。第ｎ回目（ただし、ｎは自然数である）の定電流放電における予備放電電圧をＶ_ＰＤｎとすると、Ｖ_ＰＤｎ＝（１−α）^ｎ・Ｖ_Ａとなる。

図１１は、本発明の実施の形態５によるコンデンサバンク１０の放電方法を示すフローチャートである。図１１のステップＳ３１において、コンデンサバンク１０から定電流ＩＤ１を流出させて第１の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ１＝（１−α）・Ｖ_Ａまで放電させる。ステップＳ３２おいて、Ｖ_ＰＤ１＝（１−α）・Ｖ_ＡがＶ_Ｂよりも小さいか否かを判別し、小さい場合はステップＳ４０に進み、小さくない場合はステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、所定時間Ｔ_Ｗ＝Ｃ_ＡＶ・Ｒだけコンデンサバンク１０の端子間電圧を第１の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ１に維持してコンデンサＣ１１〜ＣＭＮの端子間電圧を均等化させる。

ステップＳ３４において、コンデンサバンク１０から定電流ＩＤ１を流出させて第２の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ２＝（１−α）^２・Ｖ_Ａまで放電させる。ステップＳ３５おいて、Ｖ_ＰＤ２＝（１−α）^２・Ｖ_ＡがＶ_Ｂよりも小さいか否かを判別し、小さい場合はステップＳ４０に進み、小さくない場合はステップＳ３６に進む。ステップＳ３６では、所定時間Ｔ_Ｗ＝Ｃ_ＡＶ・Ｒだけコンデンサバンク１０の端子間電圧を第２の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ２に維持してコンデンサＣ１１〜ＣＭＮの端子間電圧を均等化させる。

ステップＳ３７において、コンデンサバンク１０から定電流ＩＤ１を流出させて第３の予備放電電圧Ｖ_ＰＤ３＝（１−α）^３・Ｖ_Ａまで放電させる。ステップＳ３８おいて、Ｖ_ＰＤ３＝（１−α）^３・Ｖ_ＡがＶ_Ｂよりも小さいか否かを判別し、小さい場合はステップＳ４０に進み、小さくない場合は次のステップに進む。

以下同様にして、Ｖ_ＰＤｎ＝（１−α）^ｎ・Ｖ_ＡがＶ_Ｂよりも小さくなるまで、コンデンサバンク１０の定電流放電（ステップＳ３１，Ｓ３４，Ｓ３７，…）とコンデンサバンク１０の定電圧維持（ステップＳ３３，Ｓ３６，…）とを繰り返す。ステップＳ３２，Ｓ３５，Ｓ３８，…においてＶ_ＰＤｎ＝（１−α）^ｎ・Ｖ_ＡがＶ_Ｂよりも小さくなったら、ステップＳ４０においてコンデンサバンク１０を０Ｖまで放電させて、コンデンサバンク１０の放電を終了する。

次に、本実施の形態５の放電方法の具体例について説明する。この具体例では、Ｍ＝１、Ｎ＝１００、Ｃ_ＭＩＮ＝４Ｆ、Ｃ_ＡＶ＝６Ｆ、α＝２／３、Ｒ＝１００Ω、Ｖ_Ａ＝５００Ｖ、Ｖ_Ｂ＝２０Ｖとする。この場合は、Ｖ_ＰＤ１＝（１−２／３）×５００＝１６７Ｖ、Ｖ_ＰＤ２＝（１−２／３）^２×５００＝５５．６Ｖ、Ｖ_ＰＤ３＝（１−２／３）^３×５００＝１８．５Ｖとなる。Ｖ_ＰＣ３＝１８．５＜２０であるので、ステップＳ３８の次にステップＳ４０を行なって充電を終了する。

この実施の形態５では、コンデンサＣ１１〜ＣＭＮの特性のばらつきが大きくαが小さい場合でも、コンデンサバンク１０を０Ｖまで短時間で放電させることができる。

[実施の形態６]
実施の形態４，５では、初期状態では直列接続されたＮ個のコンデンサの端子間電圧は均等になっており、各コンデンサの端子間電圧はＶ_Ａ／Ｎであるものとした。しかし、実際には、Ｎ個のコンデンサの端子間電圧はある程度ばらつく。

図１２は、この発明の実施の形態６によるコンデンサバンク１０の放電方法を説明するための回路図である。図１２において、コンデンサバンク１０は、正電圧端子１０ａと負電圧端子１０ｂの間に直列接続された２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２と、それぞれコンデンサＣ１１，Ｃ１２に並列接続された２つのバランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２とを含む。コンデンサＣ１１は、実際には、コンデンサＣ１および抵抗素子ＲＳ１，ＲＰ１を含む。抵抗素子ＲＳ１およびコンデンサＣ１はコンデンサＣ１１の端子間に直列接続され、抵抗素子ＲＰ１はコンデンサＣ１１の端子間に接続される。バランス抵抗素子Ｒ１１は、コンデンサＣ１１に並列接続される。

同様に、コンデンサＣ１２は、実際には、コンデンサＣ２および抵抗素子ＲＳ２，ＲＰ２を含む。抵抗素子ＲＳ２およびコンデンサＣ２はコンデンサＣ１２の端子間に直列接続され、抵抗素子ＲＰ２はコンデンサＣ１２の端子間に接続される。バランス抵抗素子Ｒ１２は、コンデンサＣ１２の端子間に接続される。バランス抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値はともにＲであり、抵抗素子ＲＰ１，ＲＰ２の抵抗値はそれぞれＲ１，Ｒ２であるものとすると、コンデンサＣ１１の端子間電圧Ｖ１とコンデンサＣ１２の端子間電圧Ｖ２との比Ｖ１：Ｖ２は、次式で表わされる。
Ｖ１：Ｖ２＝Ｒ・Ｒ２／（Ｒ＋Ｒ２）：Ｒ・Ｒ１／（Ｒ＋Ｒ１）
したがって、予め、Ｒ１，Ｒ２の最大ばらつきを把握しておけば、定常状態におけるコンデンサＣ１１，Ｃ１２の端子間電圧Ｖ１，Ｖ２のばらつきΔＶを想定することができる。本実施の形態６では、予備放電電圧Ｖ_ＰＤｎは次式で表わされる。
Ｖ_ＰＤｎ＝（１−α）^ｎ・Ｖ_Ａ＋（１−α）^ｎ−１・ΔＶ・Ｎ
たとえば、上記実施の形態５の具体例においてΔＶ＝０．２であるとすると、１回目の定電流放電では、Ｖ_ＰＤ１＝（１−２／３）×５００＋０．２×１００＝１８７Ｖとなる。また２回目の定電流放電では、Ｖ_ＰＤ２＝（１−２／３）^２×５００＋（１−２／３）×０．２×１００＝６２．３Ｖとなる。また３回目の定電流放電では、Ｖ_ＰＤ３＝（１−２／３）^３×５００＋（１−２／３）^２×０．２×１００＝２０．８Ｖとなる。また４回目の定電流放電では、Ｖ_ＰＤ４＝（１−２／３）^４×５００＋（１−２／３）^３×０．２×１００＝６．９Ｖとなる。Ｖ_ＰＤ４＝６．９Ｖ＜Ｖ_Ｂ＝２０Ｖであるので、４回目の定電流放電の後に、ステップＳ４０においてコンデンサバンク１０が０Ｖに放電される。

この実施の形態６では、コンデンサの端子間電圧のばらつきも考慮するので、放電時間をさらに短縮することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 充放電装置、２ 切換回路、３ コンバータ、４ 電圧検出器、５ 電流検出器、６ 制御装置、７ 操作部、８ 交流電源、９ 負荷、Ｃ１１〜ＣＭＮ コンデンサ、Ｒ１１〜ＲＭＮ バランス抵抗素子。

Claims (12)

1. 直列接続された複数のコンデンサと、それぞれ前記複数のコンデンサに並列接続された複数の抵抗素子とを含むコンデンサバンクを充電する方法であって、
   前記コンデンサバンクの定格電圧よりも低い予備充電電圧まで前記コンデンサバンクを充電する第１のステップと、
   前記コンデンサバンクの端子間電圧を前記予備充電電圧に予め定められた時間維持する第２のステップと、
   前記コンデンサバンクを前記定格電圧まで充電する第３のステップとを含み、
   前記複数のコンデンサの容量値の最小値と平均値をそれぞれＣ _ＭＩＮ ，Ｃ _ＡＶ とし、それらの比Ｃ _ＭＩＮ ／Ｃ _ＡＶ をαとし、各コンデンサの耐電圧をＶ _Ｃ とし、前記コンデンサの数をＮとし、各抵抗素子の抵抗値をＲとし、前記予備充電電圧をＶ _ＰＣ とし、前記予め定められた時間をＴ _Ｗ とすると、
   Ｖ _ＰＣ ＝α・Ｖ _Ｃ ・Ｎであり、
   Ｔ _Ｗ ＝Ｃ _ＡＶ ・Ｒである、コンデンサバンクの充電方法。
2. 前記第１のステップでは第１の定電流で前記コンデンサバンクを充電し、
   前記第３のステップでは前記第１の定電流以下の第２の定電流で前記コンデンサバンクを充電する、請求項１に記載のコンデンサバンクの充電方法。
3. 前記第２の定電流をＩ_２ とすると、
   Ｉ _２＝Ｖ_Ｃ／Ｒである、請求項２に記載のコンデンサバンクの充電方法。
4. 前記第１および第２のステップを複数回繰り返した後に前記第３のステップを行ない、
   複数回の前記第１のステップでは前記予備充電電圧を順次増大させる、請求項１に記載のコンデンサバンクの充電方法。
5. 第ｎ回目（ただし、ｎは自然数である）の前記第１のステップにおける前記予備充電電圧をＶ_ＰＣｎとし、ａ_１＝α、ａ_２＝（１−ａ_１）α、ａ_３＝（１−ａ_１−ａ_２）α、…、ａ_ｎ＝（１−ａ_１−ａ_２−…−ａ_ｎ）αとし、ａ_１〜ａ_ｎの和をＳ_ｎとし、前記コンデンサバンクの定格電圧をＶ_Ａとすると、Ｖ_ＰＣｎ＝Ｓ_ｎ・Ｖ_Ｃ・Ｎであり、
   前記第ｎ回目の前記第１のステップを行なう前にＶ_ＰＣｎ＞Ｖ_Ａであるか否かを判別し、Ｖ_ＰＣｎ＞Ｖ_Ａでない場合は前記第ｎ回目の前記第１および第２のステップを行ない、Ｖ_ＰＣｎ＞Ｖ_Ａである場合は前記第３のステップを行なう、請求項４に記載のコンデンサバンクの充電方法。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のコンデンサバンクの充電方法を実行する制御装置と、
   交流電源からの交流電力を直流電力に変換して前記コンデンサバンクに供給するコンバータと、
   前記コンデンサバンクの端子間電圧を検出する電圧検出器と、
   前記コンバータと前記コンデンサバンクの間に流れる電流を検出する電流検出器とを備え、
   前記制御装置は、前記電圧検出器および前記電流検出器の検出結果に基づき、前記コンバータを制御して前記コンデンサバンクを充電する、コンデンサバンクの充電装置。
7. 直列接続された複数のコンデンサと、それぞれ前記複数のコンデンサに並列接続された複数の抵抗素子とを含むコンデンサバンクを放電させる方法であって、
   定格電圧に充電された前記コンデンサバンクを前記定格電圧と接地電圧の間の予備放電電圧まで放電させる第１のステップと、
   前記コンデンサバンクを放置し、前記複数のコンデンサの電荷を前記複数の抵抗素子を介して放電させる第２のステップとを含み、
   前記複数のコンデンサの容量値の最小値と平均値をそれぞれＣ _ＭＩＮ ，Ｃ _ＡＶ とし、それらの比Ｃ _ＭＩＮ ／Ｃ _ＡＶ をαとし、前記コンデンサバンクの定格電圧をＶ _Ａ とし、前記予備放電電圧をＶ _ＰＤ とすると、
   Ｖ _ＰＤ ＝（１−α）・Ｖ _Ａ である、コンデンサバンクの放電方法。
8. 直列接続された複数のコンデンサと、それぞれ前記複数のコンデンサに並列接続された複数の抵抗素子とを含むコンデンサバンクを放電させる方法であって、
   定格電圧に充電された前記コンデンサバンクを前記定格電圧と接地電圧の間の第１の予備放電電圧まで放電させる第１のステップと、
   前記コンデンサバンクの端子間電圧を前記第１の予備放電電圧に予め定められた時間維持する第２のステップと、
   前記コンデンサバンクを前記第１の予備放電電圧と前記接地電圧の間の第２の予備放電電圧まで放電させる第３のステップと、
   前記第２の予備放電電圧に放電された前記コンデンサバンクを放置し、前記複数のコンデンサの電荷を前記複数の抵抗素子を介して放電させる第４のステップとを含み、
   前記複数のコンデンサの容量値の最小値と平均値をそれぞれＣ _ＭＩＮ ，Ｃ _ＡＶ とし、それらの比Ｃ _ＭＩＮ ／Ｃ _ＡＶ をαとし、前記コンデンサバンクの定格電圧をＶ _Ａ とし、前記第１の予備放電電圧をＶ _ＰＤ１ とし、前記第２の予備放電電圧をＶ _ＰＤ２ とし、前記予め定められた時間をＴ _Ｗ とすると、
   Ｖ _ＰＤ１ ＝（１−α）・Ｖ _Ａ であり、
   Ｖ _ＰＤ２ ＝（１−α） ^２ ・Ｖ _Ａ であり、
   Ｔ _Ｗ ＝Ｃ _ＡＶ ・Ｒである、コンデンサバンクの放電方法。
9. 前記第１のステップでは前記コンデンサバンクから第１の定電流を流出させ、
   前記第３のステップでは前記第１の定電流以下の第２の定電流を前記コンデンサバンクから流出させる、請求項８に記載のコンデンサバンクの放電方法。
10. 直列接続された複数のコンデンサと、それぞれ前記複数のコンデンサに並列接続された複数の抵抗素子とを含むコンデンサバンクを放電させる方法であって、
    定格電圧に充電された前記コンデンサバンクを前記定格電圧と接地電圧の間の予備放電電圧まで放電させる第１のステップと、
    前記コンデンサバンクの端子間電圧を前記予備放電電圧に予め定められた時間維持する第２のステップとを含み、
    前記予備放電電圧を順次低下させながら前記第１および第２のステップを複数回繰り返し、
    さらに、前記第１のステップにおける前記予備放電電圧が予め定められた電圧よりも低下した場合に、前記第１のステップの終了後に前記コンデンサバンクを放置し、前記複数のコンデンサの電荷を前記複数の抵抗素子を介して放電させる第３のステップを含み、
    前記複数のコンデンサの容量値の最小値と平均値をそれぞれＣ _ＭＩＮ ，Ｃ _ＡＶ とし、それらの比Ｃ _ＭＩＮ ／Ｃ _ＡＶ をαとし、第ｎ回目（ただし、ｎは自然数である）の前記第１のステップにおける前記予備放電電圧をＶ _ＰＤｎ とし、前記予め定められた時間をＴ _Ｗ とすると、
    Ｖ _ＰＤｎ ＝（１−α） ^ｎ ・Ｖ _Ａ であり、
    Ｔ _Ｗ ＝Ｃ _ＡＶ ・Ｒである、コンデンサバンクの放電方法。
11. 直列接続された複数のコンデンサと、それぞれ前記複数のコンデンサに並列接続された複数の抵抗素子とを含むコンデンサバンクを放電させる方法であって、
    定格電圧に充電された前記コンデンサバンクを前記定格電圧と接地電圧の間の予備放電電圧まで放電させる第１のステップと、
    前記コンデンサバンクの端子間電圧を前記予備放電電圧に予め定められた時間維持する第２のステップとを含み、
    前記予備放電電圧を順次低下させながら前記第１および第２のステップを複数回繰り返し、
    さらに、前記第１のステップにおける前記予備放電電圧が予め定められた電圧よりも低下した場合に、前記第１のステップの終了後に前記コンデンサバンクを放置し、前記複数のコンデンサの電荷を前記複数の抵抗素子を介して放電させる第３のステップを含み、
    前記複数のコンデンサの容量値の最小値と平均値をそれぞれＣ_ＭＩＮ，Ｃ_ＡＶとし、それらの比Ｃ_ＭＩＮ／Ｃ_ＡＶをαとし、第ｎ回目（ただし、ｎは自然数である）の前記第１のステップにおける前記予備放電電圧をＶ_ＰＤｎとし、放電開始時における前記複数のコンデンサの端子間電圧の最大値と最小値の差をΔＶとし、前記予め定められた時間をＴ_Ｗとすると、
    Ｖ_ＰＤｎ＝（１−α）^ｎ・Ｖ_Ａ＋（１−α）^{（ｎ−１）}・ΔＶ・Ｎであり、
    Ｔ_Ｗ＝Ｃ_ＡＶ・Ｒである、コンデンサバンクの放電方法。
12. 請求項７から請求項１１までのいずれか１項に記載のコンデンサバンクの放電方法を実行する制御装置と、
    前記コンデンサバンクの直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するコンバータと、
    前記コンデンサバンクの端子間電圧を検出する電圧検出器と、
    前記コンデンサバンクと前記コンバータの間に流れる電流を検出する電流検出器とを備え、
    前記制御装置は、前記電圧検出器および前記電流検出器の検出結果に基づき、前記コンバータを制御して前記コンデンサバンクを放電させる、コンデンサバンクの放電装置。

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